برآورد کمی اجزای بافت خاک با استفاده از طیف‌سنجی در ناحیه مرئی-مادون‌ قرمز نزدیک

آگاهی از بافت به‌دلیل تأثیر مستقیم آن بر دیگر ویژگی­‌های خاک برای مطالعات کشاورزی، منابع­ طبیعی، هیدرولوژی و غیره از اهمیت زیادی برخوردار است. تعیین بافت خاک در پهنه­‌های گسترده مستلزم صرف وقت و هزینه‌­های زیاد است. به همین دلیل، پژوهشگران به‌دنبال راه­‌هایی برای تعیین این ویژگی مهم خاک در مقیاس­‌های وسیع هستند. یکی از این روش‌­ها، استفاده از بازتاب ­طیفی خاک سطحی است. در این روش، انتخاب روش واسنجی، دقت اندازه‌گیری ویژگی­‌های ­خاک را به‌شدت از خود متأثر می­‌سازد. در این پژوهش، عملکرد دو روش رگرسیونی کمینه­ مربعات ­جزئی (PLSR) و رگرسیون مؤلفه‌های ­اصلی (PCR) برای شناسایی روش مناسب برای ارزیابی شن، سیلت و رس ­خاک مقایسه شد. به همین منظور، 50 نمونه خاک از استان تهران گردآوری و به‌عنوان مجموعه داده برای روش واسنجی و اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفت. نمونه‌­ها با پنج سطح رطوبتی صفر، پنج، 10، 15 و 20 درصد وزنی و با استفاده از اسپکترورادیومتر زمینی با محدوده اندازه­‌گیری 2500-350 نانومتر اسکن شدند. طیف‌ها نیز با استفاده از سه روش پیش ­پردازش SG، FD-SG و Normal+SG تصحیح شد. نتایج ضریب تبیین (R2) حاصل از ارزیابی متقابل نشان داد که مدل PLSR عملکردی بهتر از PCR دارد. روش پیش ­پردازش Normal+ SG برای بافت لوم رسی و روش SG برای بافت لوم رس شنی برآورد بهتری از خصوصیات مورد اندازه­گیری نشان داد. مقدار R2  برای رس 0.74، 0.81، 0.97 و 0.87 به‌ترتیب در رطوبت­‌های صفر، پنج، 15 و 20 درصد در بافت لوم رسی و 0.95 و 0.61 در سطوح صفر و پنج درصد در بافت لوم رس شنی به­دست آمد. سیلت با مقدار R2 0.67 در رطوبت­ پنج درصد در بافت لوم رسی و 0.97 در رطوبت 20 درصد در بافت لوم رس شنی برآورد بهتری داشت. شن نیز با R2 برابر با 0.86 و 0.72 به‌ترتیب در رطوبت­‌های پنج و 10 درصد در بافت لوم رسی برآورد شد.

Keywords:

اسپکترورادیومتر , بازتاب طیفی , پیش‌پردازش طیفی , رگرسیون کمینه مربعات جزئی , رگرسیون مؤلفه‌های اصلی